[发明专利]一种污水处理用石墨烯纤维复合吸附剂及制备方法

说明书

本发明提供了一种污水处理用石墨烯纤维复合吸附剂及制备方法。将聚醚砜加入到N,N‑二甲基乙酰胺中制得A溶液，将聚醚砜和氧化石墨烯加入到N,N‑二甲基乙酰胺中制得B溶液，接着以A溶液为外层纺丝液，以B溶液为芯层纺丝液，进行静电纺丝制得同轴纤维，最后将同轴纤维加工成吸附柱，即得氧化石墨烯/聚醚砜石墨烯纤维复合吸附剂。该方法通过制得核壳结构的氧化石墨烯/聚醚砜纤维污水处理吸附剂，形成聚醚砜纤维包覆氧化石墨烯，用于污水处理时，可有效避免氧化石墨烯分散于水中造成二次污染的问题，污水处理效果好，应用前景佳。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及吸附剂的制备，特别是涉及一种污水处理用石墨烯纤维复合吸附剂及制备方法。

背景技术

近年来全世界范围内由染料导致的水污染正逐步成为严重的环境问题。每年都有大量染料用于各种工业产品的染色，如纺织品、皮革、纸张及颜料等。而在染色过程中，大约会有10~15%的染料转入水体，改变水体色度、降低透光率，危害水体浮游生物，对人类健康构成严重的威胁。吸附被认为是行之有效的处理方法之一，其原因是吸附过程方便，操作简单。吸附剂是吸附技术的主体，目前已有一些吸附性能较好的吸附剂用于染料废水处理，如无机粘土类、活性炭类、有机高分子类和有机－无机杂化材料。无机类材料储量丰富，通常具有吸附量大和尺寸小的特点；有机类材料具有弹性好、韧性高、可塑性强和密度小的特点；而有机－无机复合材料则兼具前两种材料的优点。

石墨烯是一种新型碳基材料，由于其具有许多独特且优异的物理化学性质就引起了各领域的兴趣。氧化石墨烯作为制备石墨烯的重要前驱体同样也受到关注。相比于石墨烯，氧化石墨烯具有巨大的表面积及大量的功能基团，如羟基、环氧基和羧基等，因此氧化石墨烯对许多环境污染物都具有优异的吸附效果，如重金属离子、内分泌干扰物和阳离子染料等。目前将石墨烯污水处理材料的常用的制备方式有静电纺丝，其中同轴静电纺丝将两种聚合物溶液/熔体分别装在两个针管中，喷头由两个同轴但内径不同的毛细管组成，可以得到核-壳结构纤维或中空纤维，该结构可以作为纳米容器储存功能材料制备新型功能材料。

中国发明专利申请号201610310844.5公开了一种核壳型四氧化三铁/氧化石墨烯复合型纳米催化剂的制备方法，以水热法制备纳米四氧化三铁，以改性Hummers法制备氧化石墨烯，以静电自组装法制备核壳型四氧化三铁/氧化石墨烯复合型纳米催化剂。

中国发明专利申请号201510439075.4公开了一种吸附材料领域的制备方法，具体为一种污水处理用石墨烯宏观体材料的制备方法，特别是该材料在污水处理方面的应用。该材料由石墨烯纳米片和石墨烯纤维膜组装而成的三维石墨烯宏观体结构，该方法包括：（1）超声处理氧化石墨烯配成的水溶液；（2）于反应釜中加入步骤（1）得到的氧化石墨烯溶液和石墨烯纤维膜，加热至恒温后自然冷却，冷冻干燥处理，得石墨烯宏观体材料。

中国发明专利申请号201610601138.6公开了一种氧化石墨烯/高聚物纳米纤维多层膜及其制备方法和应用，该发明通过静电纺丝法制备一层高聚物纳米纤维膜，再通过静电喷涂将氧化石墨烯均匀的喷涂到高聚物纳米纤维薄膜上，然后，再通过静电纺丝在氧化石墨烯膜层上制备一层高聚物纳米纤维膜，如此反复，制备多层氧化石墨烯/高聚物纳米纤维膜。

中国发明专利申请号201510765457.6公开了一种石墨烯/聚乙烯醇纳米纤维膜吸附剂及其制备方法和应用，包括以下步骤：（1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声0.5~4h后，得到分散均匀的氧化石墨烯溶液；（2）将聚乙烯醇加入到去离子水中，将溶液加热到40~100℃溶解，冷却至室温，得到聚乙烯醇溶液；（3）将氧化石墨烯溶液和聚乙烯醇溶液混合并搅拌，得到纺丝溶液；（4）将上述纺丝溶液进行静电纺丝，得到氧化石墨烯与聚乙烯醇纳米纤维膜；（5）将纳米纤维膜冷冻干燥，即制得石墨烯/聚乙烯醇纳米纤维膜吸附剂。